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磷化工团队在Chemical Engineering Journal上发表阻燃型凝胶聚合物电解质体系最新研究进展

发布日期:2023年10月17日    作者:    浏览次数:


可充电电池在可再生能源的转化和高效利用,实现人类社会的碳中和目标中发挥着重要作用。然而,由于商用电解液体系固有的热不稳定性,使其泄漏、燃烧甚至爆炸等安全事故屡见不鲜。固态聚合物电解质(solid polymer electrolytes, SPEs)被认为是解决安全隐患的理想方案。但是,SPEs极低的室温离子传导率(< 10-6 S·cm-1)和有限的界面相容性,阻碍了其商业化应用进程。相比之下,凝胶聚合物电解质(gel polymer electrolytes, GPEs)兼具液态和固态电解质优点,使其成为现行电解质体系可行的替代方案之一。



在此背景下,BETVLCTOR伟德官网下载磷化工团队提出了一种新的设计理念,即基于P-N协效阻燃的3D交联复合GPE。通过引入磷烯、自主研发的阻燃剂(DPM)及其带有的电负性功能团,策略性地调控聚合物骨架的分级结构,实现了Li+的双重加速传导和高效阻燃性能。开发的复合GPE具有较高的室温Li+传导率(1.263 mS cm-1,20 ℃),良好的氧化稳定性(5.42 V vs. Li+/Li),并改善了Li+的传输能力(Li+迁移数达到0.53)。基于复合GPE的电池(LFP||Li、NCM||Li和LFP||石墨)在1 C倍率下表现出可优异的可逆容量保持率和库伦效率。研究进一步通过分子轨道能级和密度泛函理论(DFT)计算,揭示了Li+与聚合物基体的相互作用机制。



上述研究成果以“3D hierarchical fireproof gel polymer electrolyte towards high-performance and comprehensive safety lithium-ion batteries”为题发表在化学工程领域知名期刊Chemical Engineering Journal上。论文第一作者为磷化工团队2020级博士研究生杜依柔,BETVLCTOR伟德官网下载为论文通讯单位。该研究工作得到了国家自然科学基金(22268025)和云南省基础研究计划项目(202201AT070115, 202101AU070012, 202201BE070001-031)的资助。


论文链接:https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.146605